低功耗320×288红外读出电路设计：主从两级放大与总线分割

"新型低功耗320×288IRROIC中列读出级的设计 (2007年)" 这篇2007年的学术论文发表在《北京大学学报(自然科学版)》上，主要关注的是320×288像素分辨率的红外（IR）读出集成电路（ROIC）的低功耗列读出级设计。文章作者提出了一种创新的解决方案，以降低功耗并提高读出速度。 在传统的红外读出电路中，列读出级通常是功耗的主要来源，因为它们负责将像素阵列中的电荷转换成电压信号，并驱动输出总线进行数据传输。论文介绍的新设计采用了主从两级放大器结构，以优化这一过程。主放大器主要用于电荷到电压的转换，而从放大器则承担驱动输出总线的任务，确保在设定的读出速度下稳定工作。这样的设计分工使得每个放大器可以专注于其特定的功能，从而提高效率并降低功耗。 此外，为了进一步减少功耗，论文还引入了输出总线分割技术。传统的设计中，输出总线通常需要承受整个列数的负载电容，这会导致较大的电流消耗。通过将320列分组，可以显著减小每组输出总线上的负载，从而降低功耗。 利用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）仿真工具，研究人员对比了新旧设计方案。结果显示，新型列读出级的功耗从原来的47毫瓦（mW）降至6.74毫瓦，实现了超过80%的功耗节省，这在维持相同读出速度的情况下，对节能有着重大意义。 该论文的关键字包括：红外读出电路、低功耗、主从两级放大以及输出总线分割。这些关键字揭示了研究的核心内容，即在红外成像技术中，如何通过改进电路设计来实现更高的能效比。论文的贡献在于提供了一种实用的策略，有助于设计出更节能、性能更优的红外成像系统，这对于资源受限的环境（如便携式设备或远程监测系统）尤其重要。